KR20020036652A - Chromatographic separation process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 크로마토그래피 분리 방법, 보다 구체적으로는 2개 이상의 성분을 포함하는 유체 혼합물을 각각의 성분이 풍부한 2개 이상의 분획으로 크로마토그래피로 분리시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to chromatographic separation methods, and more particularly to chromatographic separation of a fluid mixture comprising two or more components into two or more fractions enriched in each component.
고체 흡착제를 사용하는 크로마토그래피 분리기술은 공업적으로 광범위하게 수행되고 있다. 2개 이상의 성분의 혼합물을 각각의 성분이 풍부한 분획으로 분리시키는 각종 크로마토그래피 분리기술이 제안되었다.Chromatographic separation techniques using solid adsorbents have been widely carried out industrially. Various chromatographic separation techniques have been proposed for separating a mixture of two or more components into fractions rich in each component.
크로마토그래피 분리 시스템 중에서 모의 이동층 시스템이 이의 우수한 분리 성능과 높은 생산성으로 인해 공업적으로 널리 사용되고 있다. 당해 시스템에서는 공급원료 유체 또는 탈착제를 일정한 유속으로 충전층에 공급하고, 유체를 또한 일정한 유속으로 충전층을 통해 유동시킨다. 그러나, 모의 이동층 시스템은 공급원료 유체 또는 탈착제를 충전층에 공급하고 충전층을 통해 순환하도록 유체를 이동시키는 경우에 고도의 조절 기술 및 복잡한 장치를 필요로 한다. 모의 이동층 시스템은 혼합물을 2개의 분획으로 분리하는 데 있어서는 우수한 성능을 나타내지만, 당해 시스템을 사용하여 3개 이상의 분획으로 분리하기는 대단히 어렵다.Simulation mobile bed systems among chromatographic separation systems are widely used industrially due to their good separation performance and high productivity. In this system a feedstock fluid or desorbent is supplied to the packed bed at a constant flow rate and the fluid is also flowed through the packed bed at a constant flow rate. However, simulated moving bed systems require a high degree of control technology and complex equipment when feeding the feedstock fluid or desorbent to the packed bed and moving the fluid to circulate through the packed bed. The simulated mobile bed system shows good performance in separating the mixture into two fractions, but it is very difficult to separate into three or more fractions using the system.
일본 공개특허공보 제(소)63-158105호(미국 특허 제4,970,002호 및 캐나다 특허 제1305434호에 상응)에 기재되어 있는 바와 같이, 보다 간단한 장치를 구비한 만족스러운 분리결과를 나타낼 수 있는 크로마토그래피 분리 방법이 제안되었다. 일본 공개특허공보 제(소)63-158105호에 기재되어 있는 방법은, 예를 들면, 적어도 3개의 단계, 즉 공급원료 유체의 공급 단계, 탈착제 유체 공급 단계 및 유체를 충전층 속에서 순환시키는 단계를 각각 포함하는 주기의 반복을 포함한다.As described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 63-158105 (corresponding to US Pat. No. 4,970,002 and Canadian Patent No. 1305434), chromatography capable of producing satisfactory separation results with a simpler device is disclosed. A separation method has been proposed. The method described in JP-A 63-158105 discloses, for example, at least three steps, that is, supplying feedstock fluid, desorbent fluid supplying step, and circulating fluid in a packed bed. Repetition of a cycle each comprising a step.
모의 이동층 시스템에서는, 충전층에서 거시적으로 작성된 농도 분포 곡선의 형태가 거의 동일하고, 형태를 유지하면서 시간이 경과함에 따라 충전층을 통해 순환적으로 이동한다. 따라서, 유체를 충전층을 통해 이동시키는 데 필요한 압력, 즉 액체가 충전층의 상류 말단으로부터 하류 말단까지 이동하는 동안 발생하는 압력 강하(압력 손실)는 어떤 시간 영역에서도 거의 동일할 수 있다. 이러한 상황에서, 일정한 유속에 의존하는 상기 방법 조절은 재현성이 양호한 장치가 목적하는 분리 성능을 수득하도록 조절하는 데 효과적인 시스템이다.In a simulated mobile bed system, the shape of the concentration distribution curve created macroscopically in the packed bed is almost the same and cyclically moves through the packed bed over time while maintaining the shape. Thus, the pressure required to move the fluid through the packed bed, i.e., the pressure drop (pressure loss) that occurs while the liquid moves from the upstream end to the downstream end of the packed bed, can be about the same in any time domain. In such a situation, the method adjustment, which depends on the constant flow rate, is an effective system for adjusting the device to obtain the desired separation performance with good reproducibility.
일본 공개특허공보 제(소)63-158105호의 방법에 따라서, 공급원료 액체와 탈착제 유체를 공급하는 유속과 액체가 충전층을 통해 이동하는 유속을 규정된 속도로 조절하고 단계들 중에서 특정량의 액체 또는 특정 시간의 경과에 대한 변경이 이루어진다. 그러나, 이러한 경우, 충전층 속의 개별 성분의 농도와 층 속에서 형성된 농도 분포는 모든 단계에서 시간에 따라 점차적으로 변한다. 보다 구체적으로, 공급원료 유체가 공급되면서 특정 성분이 풍부한 분획이 회수되는 단계에서는 충전층에 존재하는 성분의 농도가 공급 개시시부터 공급 중단시까지 점차적으로 증가하고 공급원료는 공급되는 충전층에 최대 농도로 분포된다. 탈착제가 공급되면서 또 다른 특정 성분이 풍부한 분획이 회수되는 단계에서는 충전층에 존재하는 성분의 농도가 공급 개시시부터 공급 중단시까지 점차적으로 감소한다. 즉, 충전층으로 공급되는 공급원료의 농도는 하류로 유동함에 따라 점차적으로 감소한다. 액체 공급 및 회수 없이 유체가 순환적으로 이동하여 다수의 성분들이 혼합물로 존재하는 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계에도 충전층의 농도 분포는 단계의 개시시부터 중단시까지 점차적으로 변한다.According to the method of JP-A-63-158105, the flow rate for supplying the feedstock liquid and the desorbent fluid and the flow rate through which the liquid moves through the packed bed are regulated at a prescribed speed, and a certain amount of Changes are made to the liquid or to the passage of time. In this case, however, the concentration of the individual components in the packed bed and the concentration distribution formed in the bed gradually change over time at all stages. More specifically, in the stage in which the fraction rich in a particular component is recovered while the feedstock fluid is supplied, the concentration of the components present in the packed bed gradually increases from the start of the supply to the stop of the feed, and the feedstock reaches the maximum of the packed bed. Distributed in concentrations. As the desorbent is supplied, the concentration of the components present in the packed bed gradually decreases from the beginning of the feed to the stop of the feed, in which the fraction enriched in another particular component is recovered. That is, the concentration of feedstock fed to the packed bed gradually decreases as it flows downstream. The concentration distribution of the packed bed is gradually changed from the start of the step to the stop even when the fluid is cyclically moved without liquid supply and withdrawal to allow the region in which the plurality of components are present to move to the upstream end of the packed bed. .
당 혼합물(즉 각종 슈가 및/또는 슈가 알콜을 포함하는 탄수화물 용액)이 크로마토그래피 분리로 처리되는 가장 통상적인 공급원료 유체 중의 하나이다. 본 발명에 있어서, 당 혼합물은 슈가 및 슈가 알콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2개 이상의 혼합물 용액을 의미한다. 당 혼합물은 농도에 따라서 점도가 크게 변하고, 농도가 큰 혼합물일수록 점도가 높다. 농도에 따라서 점도가 크게 변하는 당 혼합물과 같은 유체를 처리하는 경우, 충전층에 존재하는 성분의 농도 변화 또는 농도 분포의 변화로 인해 유체를 일정한 속도로 충전층을 통해 이동시키기 위해서는 압력 변화가 불가피하다. 즉, 공급원료 유체가 공급되는 상류 충전층에서의 유체 이동시 발생되고 충전층 단위 높이당 압력 강하(이후 "단위 압력 강하"라고 한다)로 표현되는 압력 강하는 하류에 위치하는 충전층에서의 압력 강하와 상이하다. 즉, 공급원료 유체가 공급되는 충전층은 다른 충전층보다 큰 단위 압력 강하를 나타낸다.Sugar mixtures (ie carbohydrate solutions comprising various sugars and / or sugar alcohols) are one of the most common feedstock fluids that are subjected to chromatographic separation. In the present invention, the sugar mixture means a solution of two or more mixtures selected from the group consisting of sugars and sugar alcohols. The viscosity of the sugar mixture varies greatly with concentration, and the higher the mixture, the higher the viscosity. When treating a fluid such as a sugar mixture whose viscosity varies greatly with concentration, a pressure change is inevitable in order to move the fluid through the packed bed at a constant rate due to a change in concentration or concentration distribution of components present in the packed bed. . That is, the pressure drop generated during fluid movement in the upstream packed bed to which the feedstock fluid is supplied and expressed as a pressure drop per unit bed height (hereinafter referred to as "unit pressure drop") is a pressure drop in the downstream packed bed. Is different from That is, the packed bed to which the feedstock fluid is supplied exhibits a greater unit pressure drop than the other packed beds.
압력 강하의 변화는 다음과 같이 분석된다. 다수의 성분들을 함유하는 공급원료 유체가 공급되는 공급 단계에서 공급원료 유체보다 농도가 낮고 특정 성분이 풍부한 유체가 회수된다. 따라서, 충전층에서의 성분의 평균 농도는 당해 단계 동안 점차적으로 증가한다. 탈착제를 공급하고 또 다른 특정 성분이 풍부한 또 다른 분획을 회수하는 단계에서, 회수된 유체의 농도는 탈착제의 농도보다 분명히 높다. 이는 충전층에 존재하는 성분의 평균 농도가 당해 탈착 단계에서 점차적으로 감소되고 있음을 의미한다. 공급된 공급원료 유체는 단위 압력 강하가 감소함에 따라 충전층을 통해 이동한다. 일반적으로, 최대 단위 압력 강하는 공급원료가 공급원료 유체 공급 단계의 거의 말기에 공급되는 충전층에서 도달된다.The change in pressure drop is analyzed as follows. In a feed stage in which a feedstock fluid containing a plurality of components is supplied, a fluid having a lower concentration than that of the feedstock fluid and enriched with a specific component is recovered. Therefore, the average concentration of the components in the packed bed gradually increases during this step. In the step of supplying the desorbent and recovering another fraction enriched in another particular component, the concentration of recovered fluid is clearly higher than that of the desorbent. This means that the average concentration of the components present in the packed bed is gradually decreasing in this desorption step. The feedstock fluid supplied moves through the packed bed as the unit pressure drop decreases. In general, the maximum unit pressure drop is reached in the packed bed where the feedstock is supplied near the end of the feedstock fluid supply stage.
모의 이동층 시스템을 포함하여 위에서 기재한 크로마토그래피 분리 방법에 사용되는 장치는 분리될 성분들에 따라서 선택된 흡착제로 충전된 다수의 단위층들을 포함한다. 양이온 교환 수지가 흡착제로서 흔히 사용된다. 분리된 성분 또는회수된 성분의 순도 또는 회수율이 선택된 양이온 교환 수지의 특성에 의해 크게 영향을 받기 때문에 흡착제를 선택하는 데 있어서 여러가지 시도가 행해졌다. 예를 들면, 개별 성분에 적합한 상이한 이온 형태를 갖는 이온 교환 수지를 사용하거나 3개 이상의 성분들을 포함하는 공급원료의 개별 분획으로의 분리시 2종 이상의 흡착제 혼합물을 사용하는 방법이 제안되었다[참조: 일본 공개특허공보 제(평)11-183459호 및 제(평)11-267404호].The apparatus used in the chromatographic separation method described above, including the simulated mobile bed system, comprises a plurality of unit beds filled with an adsorbent selected according to the components to be separated. Cation exchange resins are commonly used as adsorbents. Various attempts have been made in selecting adsorbents since the purity or recovery of the separated or recovered components is greatly affected by the properties of the selected cation exchange resin. For example, it has been proposed to use ion exchange resins having different ionic forms suitable for the individual components or to use two or more adsorbent mixtures in the separation into separate fractions of the feedstock comprising three or more components. Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-183459 and 11-267404.
다수의 단위 충전층을 갖는 크로마토그래피 분리 장치의 분리 효율을 향상시키기 위해서, 일반적으로 모든 층을 평균 입자 크기가 작고/거나 가교결합도가 낮은 이온 교환 수지로 충전시키는 것이 바람직하다. 그러나, 입자 크기가 작은 흡착제일수록 단위 압력 강하는 크며 가교결합도가 작은 수지일수록 강도는 낮다.In order to improve the separation efficiency of a chromatographic separation apparatus having a plurality of unit packed beds, it is generally desirable to fill all the layers with ion exchange resins of low average particle size and / or low degree of crosslinking. However, the smaller the particle size of the adsorbent, the higher the unit pressure drop, and the smaller the crosslinking degree, the lower the strength.
상기 일본 공개특허공보 제(소)63-158105호의 방법은 공급원료 유체가 공급되는 충전층과 또 다른 충전층을 포함하는 장치를 사용한다. 이미 인지하고 있는 바와 같이, 당 혼합물의 경우와 같이 공급원료 유체의 점도가 농도에 따라서 크게 변하는 경우, 단위 압력 강하는 공급원료 유체가 공급되는 충전층에서 최대에 도달한다. 유체에 가해지는 압력은 이온 교환 수지의 형태 유지에 실질적으로 영향을 미치는 마찰 압력으로서 흡착제, 즉 이온 교환 수지에 기계력을 부과한다. 최악의 경우, 수지는 당해 기계력에 의해 파단된다.The method of Japanese Patent Laid-Open No. 63-158105 uses an apparatus including a packed bed to which a feedstock fluid is supplied and another packed bed. As already recognized, when the viscosity of the feedstock fluid varies greatly with concentration, as in the case of sugar mixtures, the unit pressure drop reaches a maximum in the packed bed to which the feedstock fluid is supplied. The pressure applied to the fluid is a frictional pressure that substantially affects the shape retention of the ion exchange resin and imposes mechanical forces on the adsorbent, i.e., the ion exchange resin. In the worst case, the resin is broken by the mechanical force.
공급원료 유체가 공급되는 충전층의 이온 교환 수지의 평균 입자 크기가 작은 경우, 충전층은 높은 단위 압력 강하를 발생시키는 큰 압력 강하 인자(마찰 인자)를 나타낸다. 또한, 가교결합도가 낮은 이온 교환 수지는 기계적 강도가 비교적 낮아서 특정 수준 이상의 압력은 압축을 일으키는 경향이 있다. 그 결과, 압력 강하가 상승 속도로 증가하고 수지 입자의 파단이 야기될 수 있다.When the average particle size of the ion exchange resin of the packed bed to which the feedstock fluid is supplied is small, the packed bed exhibits a large pressure drop factor (friction factor) that generates a high unit pressure drop. In addition, ion exchange resins having a low degree of crosslinking have relatively low mechanical strength so that pressures above a certain level tend to cause compression. As a result, the pressure drop may increase at an ascending rate and cause breakage of the resin particles.
목적하는 분리 성능을 수득하기 위해서 입자 크기가 작고 가교결합도가 낮은 이온 교환 수지를 사용하는 경향이 있다. 그러나, 이러한 이온 교환 수지를 사용하는 것은 소규모 장치에서는 특별한 문제가 없지만 공업적 규모의 대형 장치에 있어서는 연장된 시간 동안 목적하는 분리 성능을 보장하는 데 커다란 장애를 발생시키고 액체를 이동시키는 데 필요한 큰 에너지로 인해 경제적으로도 문제가 있다(즉, 높은 가동 비용).There is a tendency to use ion exchange resins having a small particle size and a low degree of crosslinking in order to obtain the desired separation performance. However, the use of such ion exchange resins is not a problem for small scale devices, but for large scale industrial scale devices it is a major obstacle to ensuring the desired separation performance for extended periods of time and the large energy required to move the liquid. Is also economically problematic (ie high running costs).
본 발명자들은 공급원료 유체가 공급되는 분리 칼럼에 충전될 흡착제로서 평균 입자 크기가 증가하고 가교결합도가 증가한 이온 교환 수지를 사용하는 것이, 당해 충전층에서의 분리도가 낮기 때문에, 전체 분리 시스템의 분리 성능을 손상시키지 않음을 확인했다.The present inventors have used ion exchange resins having increased average particle size and increased crosslinking degree as adsorbents to be charged to the separation column to which the feedstock fluid is supplied. It was confirmed that the performance was not impaired.
본 발명의 목적은 단위 충전층 속의 공급원료 유체의 성분의 농도 및 농도 분포를 변화시킴을 포함하여, 다수의 성분을 포함하는 공급원료 유체를 개별 성분이 풍부한 분획으로 분리시키는 크로마토그래피 분리 방법에 특정 물리적 특성을 갖는 흡착제(특히 이온 교환 수지)를 사용함을 포함하는 개선점을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to specify a chromatographic separation method for separating a feedstock fluid comprising a plurality of components into fractions rich in individual components, including varying the concentration and concentration distribution of the components of the feedstock fluid in the unit packed bed. It is to provide an improvement comprising the use of an adsorbent (particularly an ion exchange resin) with physical properties.
도 1은 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용될 수 있는 크로마토그래피 분리 장치의 개요도이다.1 is a schematic diagram of a chromatography separation apparatus that may be used to carry out the method of the present invention.
도 2와 도 3은 각각 실시예 1과 실시예 2에서 사용되는 크로마토그래피 분리 장치의 개요도이다.2 and 3 are schematic diagrams of the chromatographic separation apparatus used in Examples 1 and 2, respectively.
도 4와 도 5는 각각 실시예 1과 비교실시예 1에서 충전층으로부터 유출되는 개별 성분들의 농도 분포도로서, Y축과 X축은 각각 개별 성분의 농도(%)와 시간(분)을 나타낸다.4 and 5 are concentration distributions of the individual components flowing out from the packed bed in Example 1 and Comparative Example 1, respectively, and the Y and X axes represent the concentration (%) and the time (minute) of the individual components, respectively.
본 발명의 요지는 공급원료 유체가 공급되는 단위 충전층에 사용되는 흡착제, 예를 들면, 이온 교환 수지와 또 다른 단위 충전층에 사용되는 흡착제간의 물리적 특성의 관계를 조절하는 데 있다.The gist of the present invention is to control the relationship between the physical properties of the adsorbents used in the unit packed bed to which the feedstock fluid is supplied, such as the ion exchange resin and the adsorbent used in another unit packed bed.
본 발명은The present invention
공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 제1 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(I) recovering the fraction enriched with the first component from the downstream end of the bed while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 제2 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(ii) 및(Ii) recovering the fraction enriched in the second component from the downstream end of the bed while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed and
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 단계(i)에서 회수된 제1 성분과 제2 성분이 혼합물로 존재하는 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(iii)을 포함하고 단계(i) 내지 단계(iii)이 순환적으로 반복 수행되는, 흡착제에 대한 친화도가 상이한 다수의 성분들을 함유하는 공급원료 유체와 탈착제를 흡착제로 충전된 층의 하류 말단이 배관에 의해 상류 말단과 연결되어 있는 크로마토그래피 분리 시스템에 번갈아 공급하여 유체가 충전층의 상류 말단으로부터 하류 말단으로 순환적으로 유동하도록 함으로써 각각의 성분의 농도 분포를 갖는 흡착 영역을 형성하고 이로부터 공급원료 유체와 성분이 상이한 다수의 분획을 회수하는 유형의 크로마토그래피 분리 방법에 있어서,The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the tubing upstream without supplying or returning the fluid to the packed bed so that the first and second components recovered in step (i) are present in the mixture. A feed containing a plurality of components having different affinities to the adsorbent, wherein step (iii) is carried out in a repetitive manner in which steps (i) to (iii) are carried out to the upstream end of the packed bed. By supplying the source fluid and the desorbent alternately to a chromatographic separation system in which the downstream ends of the bed filled with the adsorbent are connected to the upstream ends by tubing to allow the fluid to circulate from the upstream end to the downstream end of the packed bed. To form an adsorption zone having a concentration distribution of the components of and recovering a plurality of fractions different from the feedstock fluid and components. In the type of chromatography separation method,
충전층이 흡착제, 예를 들면, 이온 교환 수지로 충전된 다수의 단위층을 포함하고 공급원료 유체가 공급되는 단위층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기가 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기보다 크고/거나 가교결합도가 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 가교결합도보다 큼을 특징으로 하는 크로마토그래피 분리 방법을 제공한다.Average particles of the adsorbent packed into the unit packed bed, wherein the packed bed comprises a plurality of unit layers packed with adsorbent, for example, an ion exchange resin, and the average particle size of the adsorbent packed into the unit bed to which the feedstock fluid is supplied. Provided is a chromatographic separation method characterized by greater than size and / or greater crosslinking degree than that of adsorbent packed in different unit packed beds.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, (i) 공급원료 유체가 공급되는 단위층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기는, 공급원료 유체가 공급되는 단위층에 충전된 흡착제의 가교결합도가 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 가교결합도와 동일한 경우, 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기보다 크거나, (ii) 공급원료 유체가 공급되는 단위층에 충전된 흡착제의 가교결합도는, 공급원료 유체가 공급되는 단위층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기가 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기와 동일한 경우, 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 가교결합도보다 크거나, (iii) 공급원료 유체가 공급되는 단위층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기가 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기보다 크고 가교결합도가 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 가교결합도보다 크다.In a preferred embodiment of the present invention, (i) the average particle size of the adsorbent packed in the unit layer to which the feedstock fluid is supplied is the unit packed bed having a different crosslinking degree of the adsorbent packed into the unit layer to which the feedstock fluid is supplied. If the crosslinking degree of the adsorbent packed in the same is equal to the crosslinking degree of the adsorbent packed in the unit layer to which the feedstock fluid is larger than the average particle size of the adsorbent packed in the other unit packed bed, If the average particle size of the adsorbent packed in the unit bed to which the fluid is supplied is equal to the average particle size of the adsorbent packed in the other unit packed bed, it is larger than the crosslinking degree of the adsorbent packed in the other unit packed bed, or (iii) The average particle size of the adsorbent packed in the unit bed to which the feedstock fluid is supplied is greater than the average particle size of the adsorbent packed in the other unit packed bed and has a different crosslinking degree. Crosslinking of the filled adsorbent layer is also greater than the charge.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 공급원료 유체가 공급되는 단위 충전층 속의 흡착제, 예를 들면, 이온 교환 수지는 다른 단위 충전층 속의 흡착제보다 평균 입자 크기가 1.2 내지 2.0배 크다. 본 발명의 또 다른 바람직한 양태에 있어서, 공급원료 유체가 공급되는 단위 충전층 속의 흡착제, 예를 들면, 이온 교환 수지의 체적은 모든 단위 충전층의 흡착제의 전체 체적의 1/8 내지 1/2이고, 공급원료 유체가 공급되는 단위층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기는 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 평균 입자 크기보다 크고/거나 가교결합도가 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 가교결합도보다 크다. 본 발명의 크로마토그래피 분리 방법은 특히 당 혼합물(탄수화물 용액)을 분리하는 데 적합하다.In a preferred embodiment of the present invention, the adsorbent in the unit packed bed to which the feedstock fluid is supplied, for example ion exchange resin, has an average particle size of 1.2 to 2.0 times larger than the adsorbent in the other unit packed bed. In another preferred embodiment of the present invention, the volume of the adsorbent in the unit packed bed to which the feedstock fluid is supplied, e.g. ion exchange resin, is from 1/8 to 1/2 of the total volume of the adsorbent in all unit packed beds. , The average particle size of the adsorbent packed into the unit bed to which the feedstock fluid is supplied is greater than the average particle size of the adsorbent packed into the other unit packed bed and / or the degree of crosslinking of the adsorbent packed into the unit packed bed having a different crosslinking degree. Greater than The chromatographic separation method of the present invention is particularly suitable for separating sugar mixtures (carbohydrate solutions).
본 발명의 크로마토그래피 분리 방법은The chromatographic separation method of the present invention
공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 임의의 성분(제1 성분)이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i)(이후 공급 단계라고 한다),(I) recovering the fraction enriched in any component (first component) from the downstream end of the bed while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed (hereinafter referred to as the feed step),
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 또 다른 성분(제2 성분)이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(ii)(이후 탈착 단계라고 한다) 및(Ii) recovering a fraction enriched in another component (second component) from the downstream end of the bed while supplying a desorbent fluid to the upstream end of the packed bed (hereinafter referred to as the desorption step), and
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 순환시켜 단계(i)에서 회수된 제1 성분과 제2 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(iii)(이후 순환 단계라고 한다)를 각각 기본적으로 포함하는 주기를 반복시킴으로써 수행되는, 공급원료 유체가 간헐적으로 공급되고 공급원료 유체의 성분들이 항상 충전층 속에 존재하는 일본 공개특허공보 제(소)63-158105호에 교시되어 있는 유형을 기본으로 한다.The fluid in the bed is circulated without supplying or withdrawing the fluid to the packed bed such that the mixing zone where the first and second components recovered in step (i) are present in the mixture moves to the upstream end of the packed bed. (Iii) (hereinafter referred to as a circulation step), each of which is carried out by repeating a cycle which basically includes the feedstock fluid being intermittently supplied and the components of the feedstock fluid are always present in the packed bed. It is based on the types taught in (S) 63-158105.
본 발명에 따르는 크로마토그래피 분리 방법은 적어도 단계(i) 내지 단계(iii) 및, 필요한 경우, 분리될 공급원료 유체 속에 함유되어 있는 성분에 따라서 추가의 단계를 포함하는 주기를 반복시킴으로써 수행된다. 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용될 수 있는 크로마토그래피 분리 장치는 다수의 단위 충전층, 즉공급원료 유체가 직접 공급되는 충전층(이후 공급층이라고 한다)과 하나 이상의 다른 단위 충전층을 갖는다. 흡착제는 처리될 공급원료 유체에 따라서 결정되며, 이에는 이온 교환 수지, 실리카 겔, 제올라이트, 활성탄, ODS 및 합성 흡착제가 있다. 크로마토그래피 분리 장치의 한 예가 도 1에 제시되어 있다. 제시된 장치는 흡착제가 충전된 단위층(1)과 단위층(2)(당해 층들은 흡착제의 용량 또는 체적이 동일하거나 상이할 수 있다), 공급원료 유체 탱크(3), 탈착제 유체 탱크(4) 및 순환 펌프(20)를 포함한다. 라인(5) 내지 라인(9)은 생성된 분획의 회수를 위한 것이며 밸브(10) 내지 밸브(19)는 유체 및 관련 분획용 온 오프식 밸브이다.The chromatographic separation process according to the invention is carried out by repeating a cycle comprising at least steps (i) to (iii) and, if necessary, further steps depending on the components contained in the feedstock fluid to be separated. Chromatographic separation apparatus which can be used to carry out the process of the invention have a plurality of unit packed beds, i. Adsorbents are determined according to the feedstock fluid to be treated, including ion exchange resins, silica gels, zeolites, activated carbon, ODS and synthetic adsorbents. One example of a chromatographic separation apparatus is shown in FIG. 1. The apparatus presented includes unit bed 1 and adsorbent 2 filled with adsorbents (the layers may be the same or different in volume or volume of adsorbent), feedstock fluid tank 3, desorbent fluid tank 4 ) And the circulation pump 20. Lines 5 to 9 are for the recovery of the fractions produced and valves 10 to 19 are on and off valves for the fluid and associated fractions.
도 1의 장치를 사용한 크로마토그래피 분리시, 충전층 속의 각각의 성분의 농도 및 이의 분포는 시간에 따라 변한다. 공급 단계[밸브(11)와 밸브(13)가 개방되어 공급원료 유체를 탱크(3)로부터 단위 충전층(즉 공급층)(1)으로 공급되고 밸브(15)가 개방되어 특정 성분이 풍부한 분획이 라인(5)을 통해 회수되는 단계]에서, 단위 충전층 속의 성분들의 농도는 공급 개시시부터 종결시까지 점차적으로 증가하고 공급원료는 당해 단계의 종결시 공급층(1)에 가장 높은 농도로 분포한다. 탈착 단계[밸브(12)와 밸브(13)가 개방되어 탈착제를 단위 충전층(1)에 공급하고 밸브(16)가 개방되어 또 다른 특정 성분이 풍부한 분획을 라인(6)을 통해 회수하는 단계]에서, 성분들의 농도는 탈착제 공급 개시시부터 종결시까지 점차적으로 감소되고 흡착 단계 종결시에 최소 농도에 도달한다. 즉, 공급층으로 공급되는 공급원료는 하류로 유동함에 따라 농도가 점차적으로 감소한다. 순환 단계[밸브(11)와 밸브(12)가 폐쇄되고 밸브(10)와 밸브(13)가 개방되어 유체를 단위 충전층을 통해순환시키는 단계]에서, 전체 시스템을 통해 개별 성분들의 함량은 변하지 않지만, 성분들은 순환의 개시시부터 종결시까지 이동함에 따라 서로 분리되어 이의 농도 분포가 점차적으로 변한다. 공급 단계와 탈착 단계를 포함하여 위에서 기재한 크로마토그래피 분리 방법은 공급원료 유체의 성분들이 고농도로 존재하는 영역이 하류로 이동하는 상황을 전개한다.In chromatographic separation using the apparatus of FIG. 1, the concentration of each component in the packed bed and its distribution vary over time. Feed stage (the valve 11 and the valve 13 are opened to feed the feedstock fluid from the tank 3 to the unit filling bed (i.e., the feed bed) 1 and the valve 15 is opened to enrich the specific components. In this step 5, the concentration of the components in the unit packed bed gradually increases from the beginning of the feed to the end of the feed and the feedstock reaches the highest concentration in the feed bed 1 at the end of the step. Distributed. Desorption stage (valve 12 and valve 13 are opened to supply desorbent to unit packed bed 1 and valve 16 is opened to recover fractions rich in another particular component via line 6 Step], the concentration of the components is gradually reduced from the start of the desorbent feed to the end and reaches the minimum concentration at the end of the adsorption step. That is, the feedstock supplied to the feed bed gradually decreases in concentration as it flows downstream. In the circulation phase (valve 11 and valve 12 closed and valve 10 and valve 13 open to circulate fluid through the unit packed bed), the content of the individual components throughout the entire system does not change. However, the components are separated from each other as they move from the beginning of the cycle to the end of the cycle and their concentration distribution gradually changes. The chromatographic separation method described above, including the feed step and the desorption step, develops a situation in which a region where components of the feedstock fluid are present in high concentration moves downstream.
그러나, 공급원료 유체의 점도가 당 혼합물과 같이 이의 농도에 따라 크게 변하는 경우, 충전층 속에 존재하는 성분들의 농도 또는 농도 분포가 시간에 따라 변한다는 사실은 유체를 충전층을 통해 일정한 속도로 이동시키는 데 필요한 압력, 즉 단위 압력 강하가 시간에 따라 변한다는 것을 의미한다. 당 혼합물의 성분들이 가장 높은 농도로 존재하는 공급층이 가장 높은 단위 압력 강하를 나타낸다.However, if the viscosity of the feedstock fluid varies greatly with its concentration, such as a sugar mixture, the fact that the concentration or concentration distribution of the components present in the packed bed changes over time may cause the fluid to move through the packed bed at a constant rate. This means that the pressure required, ie the unit pressure drop, changes with time. The feed bed in which the components of the sugar mixture are present at the highest concentration shows the highest unit pressure drop.
도 1에 제시한 장치를 사용하여 크로마토그래피 분리를 수행함에 있어서, 모든 단위층을 한 유형의 흡착제, 즉 이온 교환 수지로 충전시키고 이온 교환 수지로서 평균 입자 크기가 비교적 작고 가교결합도가 낮은 것을 사용하는 것이 통상적이다. 그러나, 공급원료 유체의 점도가 당 혼합물의 경우와 같이 농도에 따라 크게 변하는 경우, 단위 압력 강하는 공급층에서 최대에 도달한다. 유체에 적용되는 압력은, 이온 교환 수지의 형태 유지에 실질적으로 영향을 미치고 이온 교환 수지의 물리적 특성을 손상시키는 마찰 압력과 같이 흡착제, 즉 이온 교환 수지에 기계력을 부가한다. 최악의 경우, 수지는 당해 기계력에 의해 파단된다.In performing chromatographic separation using the apparatus shown in FIG. 1, all unit layers are filled with one type of adsorbent, i.e., an ion exchange resin, and an ion exchange resin is used which has a relatively small average particle size and a low degree of crosslinking. It is common to do However, if the viscosity of the feedstock fluid varies greatly with concentration, such as in the case of sugar mixtures, the unit pressure drop reaches a maximum in the feed bed. The pressure applied to the fluid adds mechanical force to the adsorbent, i.e., the ion exchange resin, such as frictional pressure, which substantially affects the shape retention of the ion exchange resin and impairs the physical properties of the ion exchange resin. In the worst case, the resin is broken by the mechanical force.
공급층의 이온 교환 수지의 평균 입자 크기가 작은 경우, 층은 큰 압력 강하 인자(마찰 인자)를 나타내어 단위 압력 강하가 크다. 또한, 가교결합도가 낮은 이온 교환 수지의 기계적 강도가 비교적 낮아 특정 수준 이상의 압력은 압축을 야기하는 경향이 있다. 그 결과, 압력 강하는 상승 속도로 증가하여 연장된 기간 동안 안정한 방식으로 연속 작업을 수행하지 못한다. 극단적인 경우, 시스템은 액체를 순환시키고/거나 이동시킬 수 없게 된다.When the average particle size of the ion exchange resin of the feed layer is small, the layer exhibits a large pressure drop factor (friction factor) and thus a large unit pressure drop. In addition, the mechanical strength of ion exchange resins having a low degree of crosslinking is relatively low, and pressures above a certain level tend to cause compression. As a result, the pressure drop increases at an elevated rate and prevents continuous operation in a stable manner for an extended period of time. In extreme cases, the system will not be able to circulate and / or move the liquid.
본 발명에 따라서, 위에서 기재한 액체 순환 및/또는 이동과 관련된 높은 압력에 의해 야기되는 불편 사항은 공급층 속의 흡착제(예: 이온 교환 수지)와 다른 단위 충전층 속의 흡착제간의 물리적 특성의 균형을 조절함으로써 제거된다. 본 발명에서, 공급층을 평균 입자 크기가 다른 단위 충전층에 사용되는 흡착제의 평균 입자 크기보다 큰 흡착제(예: 이온 교환 수지)로 충전시킬 필요가 있다. 분리 성능이 손상되지 않는 한, 평균 입자 크기가 증가된 흡착제(예: 이온 교환 수지)로 충전된 공급층을 사용함으로써, 액체 순환 및/또는 이동에 필요한 단위 압력 강하의 증가는 공급층 속의 액체 농도가 증가하는 경우에도 억제될 수 있다. 즉, 공급층 속의 흡착제(예: 이온 교환 수지) 입자에 작용하는 힘이 감소되고 흡착제의 내구성이 향상된다.According to the present invention, the inconvenience caused by the high pressures associated with the liquid circulation and / or transport described above controls the balance of the physical properties between the adsorbent in the feed bed (e.g. ion exchange resin) and the adsorbent in the other unit packed bed. By removing it. In the present invention, it is necessary to fill the feed bed with an adsorbent (e.g. ion exchange resin) which is larger than the average particle size of the adsorbent used for the unit packed bed with different average particle sizes. As long as the separation performance is not impaired, by using a feed bed filled with an adsorbent (e.g., ion exchange resin) with increased average particle size, the increase in unit pressure drop required for liquid circulation and / or migration can result in a liquid concentration in the feed bed. It can also be suppressed when is increased. That is, the force acting on the adsorbent (eg, ion exchange resin) particles in the feed layer is reduced and the durability of the adsorbent is improved.
공급층 속의 흡착제(예: 이온 교환 수지)의 평균 입자 크기는 다른 단위 충전층 속의 흡착제의 평균 입자 크기의 1.2 내지 2.0배인 것이 바람직하다. 공급층 속의 흡착제와 다른 흡착제의 크기 차가 위의 범위보다 작은 경우, 생성되는 효과가 약할 수 있다. 크기 차가 위의 범위를 초과하는 경우, 분리 성능은 전체적으로 감소할 것이다.The average particle size of the adsorbent in the feed bed (eg ion exchange resin) is preferably 1.2 to 2.0 times the average particle size of the adsorbent in the other unit packed bed. If the size difference between the adsorbent and the other adsorbent in the feed bed is smaller than the above range, the effect produced may be weak. If the size difference exceeds the above range, the separation performance will be reduced overall.
흡착제(예: 이온 교환 수지)의 평균 입자 크기는 공지된 방식으로 수득될 수있다. 예를 들면, 문헌[참조: DIAIONRI(Second Edition June 1, 1995), pp. 139-141, Published by Mitsubishi Chemical Corp., Separation Materials Department]에 기재되어 있는 입자 크기 분포 측정 방법에 따를 수 있다.The average particle size of the adsorbents (eg ion exchange resins) can be obtained in a known manner. See, eg, DIAION R I (Second Edition June 1, 1995), pp. 139-141, Published by Mitsubishi Chemical Corp., Separation Materials Department.
가교결합도가 다른 단위 충전층의 이온 교환 수지의 가교결합도보다 큰 이온 교환 수지로 충전된 공급층을 사용함으로써 또한 동일한 효과가 수득될 수 있다. 가교결합도가 큰 수지는 액체 순환 및/또는 이동에 의해 발생된 높은 단위 압력 강하에 대한 내성이 높기 때문에 압축이 방지되고 목적하는 분리 성능이 보장될 수 있다.The same effect can also be obtained by using a feed layer filled with an ion exchange resin whose crosslinking degree is greater than the crosslinking degree of the ion exchange resin of another unit packed layer. Resin having a high degree of crosslinking has a high resistance to high unit pressure drop caused by liquid circulation and / or movement, thereby preventing compression and ensuring a desired separation performance.
이온 교환 수지의 가교결합도는 분리 성능, 강도 등에 영향을 미친다. 가교결합도에 따라 각종 등급의 이온 교환 수지가 시판되고 있지만, 본 발명에서 사용되는 이온 교환 수지는 통상적으로 가교결합도가 약 4 내지 10%인 것으로부터 선택된다. 공급원료 유체가 공급되는 단위층에 충전된 흡착제의 가교결합도는 다른 단위 충전층에 충전된 흡착제의 가교결합도보다 1% 이상 높다.The degree of crosslinking of the ion exchange resin affects separation performance, strength and the like. Although various grades of ion exchange resins are commercially available depending on the degree of crosslinking, the ion exchange resins used in the present invention are usually selected from those having a crosslinking degree of about 4 to 10%. The crosslinking degree of the adsorbent packed in the unit bed to which the feedstock fluid is supplied is at least 1% higher than the crosslinking degree of the adsorbent packed in the other unit packing bed.
본 발명에서, 이온 교환 수지의 가교결합도(가교결합)는 가교결합제로서의 디비닐벤젠(DVB)의 비율로 나타낸다[즉, (DVB의 중량)/(총 단량체의 중량) x 100%].In the present invention, the degree of crosslinking (crosslinking) of the ion exchange resin is represented by the ratio of divinylbenzene (DVB) as the crosslinking agent (ie, (weight of DVB) / (weight of total monomers) x 100%).
단위 압력 강하를 감소시키고 흡착제의 기계적 강도를 보장하기 위해서, 본 발명에 사용되는 이온 교환 수지가 평균 입자 크기에 대한 요건과 가교결합도에 대한 요건을 둘 다 충족시키는 것이 특히 바람직하다.In order to reduce the unit pressure drop and to ensure the mechanical strength of the adsorbent, it is particularly preferred that the ion exchange resins used in the present invention meet both the requirements for the average particle size and the requirements for the degree of crosslinking.
목적하는 분리 성능을 수득하기 위해서, 공급층 속의 흡착제, 예를 들면, 이온 교환 수지의 체적은 바람직하게는 분리 시스템을 구성하는 모든 단위 충전층의 흡착제의 총 체적의 1/8 내지 1/2이다.In order to obtain the desired separation performance, the volume of the adsorbent in the feed bed, for example ion exchange resin, is preferably between 1/8 and 1/2 of the total volume of the adsorbent in all unit packed beds making up the separation system. .
분리 칼럼에 충전될 흡착제로서 사용될 수 있는 이온 교환 수지는 알칼리 금속(예: Na 또는 K) 염 형태 또는 알칼리 토금속(예: Ca) 염 형태의 강산성 양이온 교환 수지를 포함한다. 편의상 위에서 기재한 요건을 충족시키는 이온 교환 수지는 시판되는 제품 중에서 선택할 수 있다.Ion exchange resins that can be used as adsorbent to be charged to the separation column include strongly acidic cation exchange resins in the form of alkali metal (eg Na or K) salts or alkaline earth metal (eg Ca) salts. For convenience, ion exchange resins that meet the requirements described above can be selected from commercially available products.
본 발명의 방법은 크로마토그래피 분리 기술에 의해 성분들로 분리가능한 다수의 성분들을 포함하는 각종 혼합물에 적용할 수 있다. 통상적인 적용가능한 혼합물은 각종 당(예: 슈가 및/또는 슈가 알콜)의 혼합물을 포함한다. 예를 들면, 당해 방법은 고 프럭토즈 옥수수 시럽으로부터 프럭토즈의 분리, 고 프럭토즈 옥수수 시럽으로부터 올리고당의 분리, 당밀로부터 수크로즈의 분리, 말토즈, 말토덱스트린 등을 함유하는 전분 가수분해물의 개별 성분으로의 분리, 프럭토즈, 이눌로-비오즈 등을 함유하는 이눌린 가수분해물의 개별 성분으로의 분리, 이소말토즈와 이소말토즈 덱스트린을 함유하는 혼합물의 개별 성분으로의 분리 및, 소르비톨과 말티톨과 같은 슈가 알콜들을 함유하는 혼합물의 개별 성분으로의 분리에 적용할 수 있다.The method of the present invention is applicable to various mixtures comprising a plurality of components separable into components by chromatographic separation techniques. Typical applicable mixtures include mixtures of various sugars such as sugars and / or sugar alcohols. For example, the process involves the separation of fructose from high fructose corn syrup, the separation of oligosaccharides from high fructose corn syrup, the separation of sucrose from molasses, the individual components of starch hydrolysates containing maltose, maltodextrin, and the like. Separation into the individual components of the inulin hydrolyzate containing fructose, inulin-biose, etc., into the individual components of the mixture containing isomaltose and isomaltose dextrin, and with sorbitol and maltitol It can be applied to the separation of the mixture containing the same sugar alcohols into individual components.
본 발명은 일본 공개특허공보 제(소)63-158105호에 기재되어 있는 기본 단계(i) 내지 단계(iii)와 처리될 공급원료 액체와 분리 조건에 따라서 첨가되는 추가의 단계를 포함하는 분리 방법에 적용가능하다. 본 발명을 적용 가능한 크로마토그래피 분리 방법의 구체적인 예는 다음과 같은 방법(1) 내지 방법(8)이다.The present invention provides a separation method comprising the basic steps (i) to (iii) described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 63-158105 and additional steps added according to the feedstock liquid to be treated and the separation conditions. Applicable to Specific examples of the chromatographic separation method to which the present invention is applicable are the following methods (1) to (8).
(1) 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(1) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with a component having a higher affinity for the adsorbent while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed;
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 친화도가 보다 낮은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(ii) 및(Ii) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with lower affinity components while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed and
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 이의 상류 말단으로 순환시킴으로써 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 보다 낮은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(iii)을 포함하고 단계(i) 내지 단계(iii)이 순환적으로 반복 수행되어 공급원료 유체를 2개의 분획으로 분리시키는, 탈착제에 대한 친화도가 상이한 다수의 성분을 함유하는 공급원료 유체와 탈착제 유체를, 흡착제로 충전되어 있는 층의 하류 말단이 배관을 통해 상류 말단과 연결되어 있는 크로마토그래피 분리 시스템에 번갈아 공급하여 유체가 충전층의 상류 말단으로부터 하류 말단으로 순환적으로 유동하여 각각의 성분의 농도 분포를 갖는 흡착 영역을 형성시키고 공급원료 유체로부터 성분이 상이한 다수의 분획을 회수할 수 있도록 하는 유형의 크로마토그래피 분리 방법.The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to its upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed, thereby providing a higher affinity for the adsorbent and a higher affinity for the adsorbent. (Iii) causing the mixing zone, where the low constituents are present in the mixture, to move to the upstream end of the packed bed, and steps (i) to (iii) are repeated cyclically to feed the feedstock fluid into two fractions. The feedstock fluid and the desorbent fluid containing a plurality of components having different affinity for the desorbent, which are separated, are separated into a chromatographic separation system in which a downstream end of the bed filled with the adsorbent is connected with an upstream end through a tubing. Alternately supplied so that fluid flows cyclically from the upstream end to the downstream end of the packed bed A chromatographic separation method of the type which forms an adsorption zone having a degree distribution and allows the recovery of multiple fractions with different components from the feedstock fluid.
(2) 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(2) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with a component having a higher affinity for the adsorbent while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed;
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(ii),(Ii) recovering the component having a higher affinity for the adsorbent from the downstream end of the bed while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 낮은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(iii) 및(Iii) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the lower affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed and
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜, 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 보다 낮은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(iv)를 포함하고, 단계(i) 내지 단계(iv)를 순환적으로 반복 수행하여 공급원료 유체를 2개의 분획으로 분리시키는, 위의 방법(1)에 기재된 유형의 크로마토그래피 분리 방법.The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to the upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed, so that the component having a higher affinity for the adsorbent and the affinity for the adsorbent are higher. (Iv) causing the mixing zone where the lower component is present in the mixture to move to the upstream end of the packed bed, and repeating steps (i) to (iv) to separate the feedstock fluid into two fractions. A chromatographic separation method of the type described in method (1) above.
(3) 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(3) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with a component having a higher affinity for the adsorbent while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed;
탈착제 유체를 충전층의 중간에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(ii),(Ii) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with a higher affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid into the middle of the packed bed,
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 보다 낮은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(iii),The fluid is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to the upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed to provide a higher affinity to the adsorbent and a lower affinity to the adsorbent. (Iii) allowing the mixing zone present in the mixture to move upstream of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 낮은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(iv) 및(Iv) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with a lower affinity component for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed and
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 보다 낮은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(v)를 포함하고 단계(i) 내지 단계(v)가 순환적으로 반복 수행되어 공급원료 유체를 2개의 분획으로 분리시키는, 위의 방법(1)에 기재된 유형의 크로마토그래피 분리 방법.A mixed region in which a component having a higher affinity for an adsorbent and a lower affinity for the adsorbent is present as a mixture by circulating the fluid in the bed without supplying or withdrawing the fluid from the packed bed is provided. A step (v) comprising moving to an upstream end and steps (i) to (v) are repeated repeatedly to separate the feedstock fluid into two fractions of the type described in method (1) above. Chromatographic separation method.
(4) 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 낮은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(4) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with a component having a lower affinity for the adsorbent while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed;
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 보다 낮은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(ii) 및The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to the upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed so that the component having a higher affinity for the adsorbent and the lower affinity for the adsorbent are lower. (Ii) causing the mixing zone where the components are present in the mixture to move upstream of the packed bed and
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 보다 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(iii)을 포함하고 단계(i), 단계(ii) 및 단계(iii)이 순환적으로 반복 수행되어 공급원료 유체를 2개의 분획으로 분리시키는, 위의 방법(1)에 기재된 유형의 크로마토그래피 분리 방법.(Iii) recovering from the downstream end of the bed a component-rich fraction having a higher affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed; (i), step (ii) and step (iii) is performed repeatedly in a cycle to separate the feedstock fluid into two fractions.
(5) 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(5) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the second highest affinity for the adsorbent while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed;
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 가장 높은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(ii),The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to the upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed, thereby providing the second highest affinity for the adsorbent and the highest affinity for the adsorbent. (Ii) allowing the mixing zone where the high component is present in the mixture to move upstream of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(iii),(Iii) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the highest affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 낮은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(iv) 및(Iv) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the lowest affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed;
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않고 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 가장 낮은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(v)를 포함하고 단계(i) 내지 단계(v)가 순환적으로 반복 수행되어 공급원료 유체를 3개의 분획으로 분리시키는, 위의 방법(1)에 기재된 유형의 크로마토그래피 분리 방법.The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to the upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed, resulting in the lowest affinity for the adsorbent and the second highest affinity for the adsorbent. (V) allowing the mixing zone in which the components are present in the mixture to move upstream of the packed bed and wherein steps (i) to (v) are repeated in a circular manner to separate the feedstock fluid into three fractions. A chromatographic separation method of the type described in method (1) above.
(6) 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(6) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched in the second highest affinity for the adsorbent while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed;
탈착제 유체를 충전층의 중간에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(ii),(Ii) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched in the second highest affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid into the middle of the packed bed,
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 가장 높은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(iii),The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to the upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed, thereby providing the second highest affinity for the adsorbent and the highest affinity for the adsorbent. (Iii) allowing the mixing zone where the high component is present in the mixture to move upstream of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(iv),(Iv) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the highest affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 낮은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(v) 및(V) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the lowest affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed;
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 가장 낮은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(vi)을 포함하고 단계(i) 내지 단계(vi)이 순환적으로 반복 수행되어 공급원료 유체를 3개의 분획으로 분리시키는, 위의 방법(1)에 기재된 유형의 크로마토그래피 분리 방법.The packed bed is a mixed zone in which the fluid in the bed is circulated without supplying or withdrawing the fluid from the packed bed, where the second highest affinity for the adsorbent and the lowest affinity for the adsorbent are present in the mixture. The type described in the above method (1), comprising the step (vi) of moving to an upstream end of the step and steps (i) to (vi) are carried out cyclically to separate the feedstock fluid into three fractions. Chromatographic separation method.
(7) 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(7) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the second highest affinity for the adsorbent while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed;
추가량의 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 낮은 성분이 풍부한 분획을 충전층의 중간으로부터 회수하는 단계(ii),(Ii) recovering from the middle of the packed bed a fraction enriched with the lowest affinity for the adsorbent while supplying an additional amount of feedstock fluid to the upstream end of the packed bed,
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 가장 높은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(iii),The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to the upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed, thereby providing the second highest affinity for the adsorbent and the highest affinity for the adsorbent. (Iii) allowing the mixing zone where the high component is present in the mixture to move upstream of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(iv),(Iv) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the highest affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed,
추가량의 탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 낮은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(v) 및(V) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with the lowest affinity for the adsorbent while supplying an additional amount of desorbent fluid to the upstream end of the packed bed;
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 가장 낮은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(vi)을 포함하고 단계(i) 내지 단계(vi)이 순환적으로 반복 수행되어 공급원료 유체를 3개의 분획으로 분리시키는, 위의 방법(1)에 기재된 유형의 크로마토그래피 분리 방법.The packed bed is a mixed zone in which the fluid in the bed is circulated without supplying or withdrawing the fluid from the packed bed, where the second highest affinity for the adsorbent and the lowest affinity for the adsorbent are present in the mixture. The type described in the above method (1), comprising the step (vi) of moving to an upstream end of the step and steps (i) to (vi) are carried out cyclically to separate the feedstock fluid into three fractions. Chromatographic separation method.
(8) 공급원료 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(i),(8) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the second highest affinity for the adsorbent while feeding the feedstock fluid to the upstream end of the packed bed;
탈착제 유체를 충전층의 중간에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(ii),(Ii) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched in the second highest affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid into the middle of the packed bed,
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 가장 높은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동하도록 하는 단계(iii),The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping to the upstream end without supplying or returning the fluid to the packed bed, thereby providing the second highest affinity for the adsorbent and the highest affinity for the adsorbent. (Iii) allowing the mixing zone where the high component is present in the mixture to move upstream of the packed bed,
탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(iv),(Iv) recovering from the downstream end of the bed the fraction enriched with the highest affinity for the adsorbent while feeding the desorbent fluid to the upstream end of the packed bed,
추가량의 탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 가장 낮은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(v),(V) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched in the component with the lowest affinity to the adsorbent while supplying an additional amount of desorbent fluid to the upstream end of the packed bed,
추가량의 탈착제 유체를 충전층의 상류 말단에 공급하면서 흡착제에 대한 친화도가 세번째로 높은 성분이 풍부한 분획을 층의 하류 말단으로부터 회수하는 단계(vi) 및(Vi) recovering from the downstream end of the bed a fraction enriched with the third highest affinity for the adsorbent while feeding an additional amount of desorbent fluid to the upstream end of the packed bed;
유체를 충전층에 공급하거나 충전층으로부터 회수하지 않으면서 층 속의 유체를 충전층의 하류 말단으로부터 배관을 통해 상류 말단으로 순환시켜 흡착제에 대한 친화도가 두번째로 높은 성분과 흡착제에 대한 친화도가 세번째로 높은 성분이 혼합물로 존재하는 혼합 영역이 충전층의 상류 말단으로 이동되도록 하는 단계(vii)을 포함하고 단계(i) 내지 단계(vii)이 순환적으로 반복 수행되어 공급원료 유체를 4개의 분획으로 분리시키는, 위의 방법(1)에 기재된 유형의 크로마토그래피 분리 방법.The fluid in the bed is circulated from the downstream end of the packed bed through the piping upstream without supplying or withdrawing the fluid to the packed bed so that the second highest affinity for the adsorbent and the third have an affinity for the adsorbent. (Vii) allowing the mixing zone where the high components are present in the mixture to be moved to the upstream end of the packed bed and wherein steps (i) to (vii) are repeated in a circular manner to separate the feedstock fluid into four fractions. A chromatographic separation method of the type described in method (1) above.
본 발명은 물론 일본 공개특허공보 제(소)62-91205호, 제(평)1-80409호, 제(평)4-227804호, 제(평)4-334503호, 제(평)4-367701호, 제(평)11-267404호,제(평)11-183459호, 제(평)4-363102호 등에 기재되어 있는 바와 같이, 단지 제한된 시간 내에 공급원료 유체를 공급하면서 특정 성분이 풍부한 분획을 회수하는 단계, 또 다른 시간 내에 탈착제를 공급하면서 특정 성분이 풍부한 분획을 회수하는 단계 및 유체를 순환시키는 단계로 각각 이루어진 주기의 반복을 포함하는 크로마토그래피 분리 방법에 적용할 수 있다.As well as the present invention, JP-A-62-91205, JP-A-80409, JP-A 4-227804, JP-A 4-334503, JP-A4- As described in 367701, Hei 11-267404, Hei 11-183459, Hei 4-363102, etc. It can be applied to a chromatographic separation method comprising the repetition of each cycle consisting of recovering the fraction, recovering the fraction enriched with the specific component while supplying the desorbent within another time, and circulating the fluid.
본 발명은 이제 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명되지만, 본 발명을 이에 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.The present invention is now described in more detail with reference to examples, but should not be construed as limiting the invention thereto.
실시예 1Example 1
조성이 표 1에 제시되어 있는 공급원료 유체(슈가 알콜의 혼합물)를 도 2에 제시되어 있는 유형의 장치를 사용하여 크로마토그래피 분리한다.The feedstock fluid (mixture of sugar alcohols) whose composition is shown in Table 1 is chromatographically separated using an apparatus of the type shown in FIG.
장치는 각각 내부 직경이 약 43mm이고 층 높이가 410mm이며 연속해서 연결되어 있는 4개의 분리 칼럼(1a), 칼럼(1b), 칼럼(2a) 및 칼럼(2b)으로 구성되어 있다. 칼럼(1a)은 평균 입자 크기가 0.36mm(360㎛)이고 가교결합도가 6%인 Ca 염 형태의 강산성 양이온 교환 수지[DIAIONRUBK-535KN, 시판원: 미쓰비시 케미칼 코포레이션(Mitsubishi Chemical Corp.)]로 전체 높이를 충전시키고, 칼럼(1b), 칼럼(2a) 및 칼럼(2b)은 평균 입자 크기가 0.22mm(220㎛)이고 가교결합도가 6%인 Ca 염 형태의 강산성 양이온 교환 수지[DIAIONRUBK-535, 시판원: 미쓰비시 케미칼 코포레이션]로 전체 높이를 충전시킨다. 물이 탈착제로서 사용된다. 충전층 모두는 80℃에서 유지시킨다. 공급원료 유체와 물을 다음 표 2에 제시된 시간 스케쥴에 따라서 체적 유속 1200ml/hr로 단위 충전층을 통과하도록 처리하여 크로마토그래피 분리의 순환공정을 수행한다.The apparatus consists of four separate columns 1a, column 1b, column 2a and column 2b each having an internal diameter of about 43 mm and a bed height of 410 mm and connected in series. Column 1a is a strongly acidic cation exchange resin in the form of a Ca salt with an average particle size of 0.36 mm (360 μm) and a crosslinking degree of 6% [DIAION R UBK-535KN, commercially available from Mitsubishi Chemical Corp. ], And column (1b), column (2a) and column (2b) were strongly acidic cation exchange resins in the form of Ca salts with an average particle size of 0.22 mm (220 μm) and a crosslinking degree of 6% []. DIAION R UBK-535, marketed by Mitsubishi Chemical Corporation]. Water is used as the desorbent. All of the packed beds are kept at 80 ° C. The feedstock fluid and water are treated to pass through the unit packed bed at a volume flow rate of 1200 ml / hr according to the time schedules set forth in Table 2 below to perform a circulating chromatographic process.
15주기 완료시, 정상 상태에 도달한다. 정상 상태에서 수득된 농도 분포를 도 4에 나타내는데, Y축과 X축은 각각 개별 성분의 농도(%)와 시간(분)을 나타낸다.At the completion of 15 cycles, a steady state is reached. The concentration distribution obtained at steady state is shown in FIG. 4, where the Y and X axes represent the concentration (%) and time (minute) of the individual components, respectively.
각각의 분획의 조성 및 개별 성분의 회수율을 다음 표 1에 기재한다.The composition of each fraction and the recovery of the individual components are listed in Table 1 below.
위의 결과를 내부 직경이 3,300mm이고 높이가 1,750mm인 4개의 분리 칼럼을 사용하는 확대 설비에 적용하여 각각의 충전층의 압력 강하를 계산한다. 수득된 결과를 다음 표 3에 기재한다.The above results are applied to an expansion facility using four separation columns with an internal diameter of 3300 mm and a height of 1750 mm to calculate the pressure drop of each packed bed. The results obtained are shown in Table 3 below.
비교실시예 1Comparative Example 1
조성이 다음 표 4에 제시되어 있는 공급원료 유체(슈가 알콜의 수용액)를 도 2에 제시된 유형의 장치를 사용하여 크로마토그래피 분리한다.The feedstock fluid (aqueous solution of sugar alcohol) whose composition is shown in Table 4 below is chromatographically separated using an apparatus of the type shown in FIG.
장치는 각각 내부 직경이 약 27.3mm이고 높이가 550mm이며 연속해서 연결되어 있는 4개의 분리 칼럼(1a), 칼럼(1b), 칼럼(2a) 및 칼럼(2b)으로 이루어져 있다. 모든 칼럼을 평균 입자 크기가 0.22mm(220㎛)이고 가교결합도가 6%인 Ca 염 형태의 강산성 양이온 교환 수지[DIAIONRUBK-535, 시판원: 미쓰비시 케미칼 코포레이션]로 각각 전체 높이(550mm)를 충전시킨다. 물을 탈착제로서 사용한다. 단위 충전층 모두를 80℃에서 유지시킨다. 공급원료 유체를 표 5에 제시된 시간 스케쥴에 따라서 체적 유속 600ml/hr로 단위 충전층을 통과하도록 처리하여 크로마토그래피 분리의 순환 공정을 수행한다. 15주기 종결시 정상 상태에 도달한다. 정상 상태에서 수득한 농도 분포를 도 5에 나타내는데, X축과 Y축은 도 4에서와 동일한 의미를 갖는다. 각각의 분획의 조성과 개별 성분의 회수율을 다음 표 4에 기재한다.The apparatus consists of four separate columns 1a, column 1b, column 2a and column 2b each having an internal diameter of about 27.3 mm and a height of 550 mm and connected in series. All columns were made of strong acid cation exchange resin (DIAION R UBK-535, commercially available from Mitsubishi Chemical Corporation) in the form of Ca salt with an average particle size of 0.22 mm (220 μm) and a crosslinking degree of 6%, respectively (550 mm). Charge it. Water is used as desorbent. All of the unit packed beds are kept at 80 ° C. The feedstock fluid is subjected to a circulating process of chromatographic separation by treating the feedstock fluid through a unit packed bed at a volume flow rate of 600 ml / hr according to the time schedules shown in Table 5. The steady state is reached at the end of the 15th cycle. The concentration distribution obtained in the steady state is shown in FIG. 5, where the X and Y axes have the same meanings as in FIG. The composition of each fraction and the recovery of the individual components are shown in Table 4 below.
위의 결과를 내부 직경이 3,300mm이고 높이가 1,750mm인 4개의 분리 칼럼을 사용하는 확대 설비에 적용하여 각각의 충전층의 압력 강하를 계산한다. 수득된 결과를 다음 표 6에 기재한다.The above results are applied to an expansion facility using four separation columns with an internal diameter of 3300 mm and a height of 1750 mm to calculate the pressure drop of each packed bed. The results obtained are shown in Table 6 below.
실시예 2Example 2
조성이 표 7에 제시되어 있는 공급원료 유체(당 혼합물)를 도 3에 제시되어 있는 유형의 장치를 사용하여 크로마토그래피 분리한다.The feedstock fluid (sugar mixture) whose composition is shown in Table 7 is chromatographically separated using an apparatus of the type shown in FIG.
장치는 각각 내부 직경이 약 30mm이고 높이가 410mm이며 연속해서 연결되어 있는 6개의 분리 칼럼(1a), 칼럼(1b), 칼럼(1c), 칼럼(2a), 칼럼(2b) 및 칼럼(2c)으로 구성되어 있다(전체 충전층 높이: 2,460mm). 칼럼(1a)은 평균 입자 크기가 0.36mm(360㎛)이고 가교결합도가 6%인 Na 염 형태의 강산성 양이온 교환 수지[DIAIONRUBK-530KN, 시판원: 미쓰비시 케미칼 코포레이션]로 전체 높이를 충전시키고, 칼럼(1b), 칼럼(1c), 칼럼(2a), 칼럼(2b) 및 칼럼(2c)은 평균 입자 크기가 0.3mm(300㎛)이고 가교결합도가 5%인 Na 염 형태의 강산성 양이온 교환 수지[DIAIONRUBK-520M, 시판원: 미쓰비시 케미칼 코포레이션]로 전체 높이를 충전시킨다. 물이 탈착제로서 사용된다. 단위 충전층 모두는 80℃에서 유지시킨다. 공급원료 유체를 다음 표 8에 제시된 시간 스케쥴에 따라서 체적 유속 600ml/hr로 단위 충전층을 통과하도록 처리하여 크로마토그래피 분리의 순환공정을 수행한다.The devices each have six separate columns 1a, column 1b, column 1c, column 2a, column 2b and column 2c, each having an internal diameter of about 30 mm and a height of 410 mm and connected in series. It consists of (total packed bed height: 2460mm). Column (1a) is filled in full height with strong acid cation exchange resin [DIAION R UBK-530KN, commercially available from Mitsubishi Chemical Corporation] in the form of Na salt with an average particle size of 0.36 mm (360 μm) and a crosslinking degree of 6%. Column 1b, column 1c, column 2a, column 2b and column 2c are strongly acidic in the form of Na salts with an average particle size of 0.3 mm (300 μm) and a crosslinking degree of 5%. The entire height is filled with a cation exchange resin [DIAION R UBK-520M, commercially available from Mitsubishi Chemical Corporation]. Water is used as the desorbent. All of the unit packed beds are kept at 80 ° C. The feedstock fluid is treated to pass through the unit packed bed at a volume flow rate of 600 ml / hr according to the time schedules set forth in Table 8 below to carry out the cyclic process of chromatographic separation.
정상 상태에 도달하는 15주기에서 수득된 각각의 분획의 조성 및 개별 성분의 회수율을 다음 표 7에 기재한다.The composition of each fraction and the recovery of the individual components obtained at 15 cycles to reach steady state are described in Table 7 below.
위의 결과를 내부 직경이 2,200mm이고 높이가 1,300mm인 6개의 분리 칼럼을 사용하는 확대 설비에 적용하여 각각의 충전층의 압력 강하를 계산한다. 수득된 결과를 다음 표 9에 기재한다.The above results were applied to an expansion facility using six separation columns with an internal diameter of 2,200 mm and a height of 1,300 mm to calculate the pressure drop of each packed bed. The results obtained are shown in Table 9 below.
비교실시예 2Comparative Example 2
조성이 표 10에 제시되어 있는 공급원료 유체(슈가 알콜의 혼합물)를 실시예 2에서 사용한 장치와 동일한 장치를 사용하여 크로마토그래피 분리한다. 모든 칼럼을 평균 입자 크기가 300㎛이고 가교결합도가 5%인 Na 염 형태의 강산성 양이온 교환 수지[DIAIONRUBK-520M, 시판원: 미쓰비시 케미칼 코포레이션]로 전체 높이(410mm)를 충전시킨다. 단위 충전층의 총 길이는 2,460mm이다. 물이 탈착제로서 사용된다. 단위 충전층 모두는 80℃에서 유지시킨다. 공급원료 유체를 다음 표 11에 제시된 시간 스케쥴에 따라서 단위 충전층을 통과하도록 처리하여 크로마토그래피 분리의 순환공정을 수행한다. 정상 상태(15주기)에서 수득된 각각의 분획의 조성 및 개별 성분의 회수율을 다음 표 10에 기재한다.The feedstock fluid (mixture of sugar alcohols) whose compositions are shown in Table 10 is chromatographically separated using the same apparatus as used in Example 2. All columns were filled with a total height (410 mm) with a strongly acidic cation exchange resin [DIAION R UBK-520M, commercially available from Mitsubishi Chemical Corporation] in the form of a Na salt having an average particle size of 300 μm and a crosslinking degree of 5%. The total length of the unit packed bed is 2460 mm. Water is used as the desorbent. All of the unit packed beds are kept at 80 ° C. The feedstock fluid is treated to pass through a unit packed bed according to the time schedules set forth in Table 11 below to carry out the cyclic process of chromatographic separation. The composition of each fraction and the recovery of individual components obtained at steady state (15 cycles) are shown in Table 10 below.
위의 결과를 내부 직경이 2,200mm이고 높이가 1,300mm인 6개의 분리 칼럼을 사용하는 확대 설비에 적용하여 각각의 충전층의 압력 강하를 계산한다. 수득된 결과를 다음 표 12에 기재한다.The above results were applied to an expansion facility using six separation columns with an internal diameter of 2,200 mm and a height of 1,300 mm to calculate the pressure drop of each packed bed. The results obtained are shown in Table 12 below.
입자 크기가 작은 이온 교환 수지를 사용하는 비교실시예 2는 순도 및 DP2B 분획의 회수율면에서 실시예 2와 거의 동일한 분리 성능을 달성하지만 공정에 불리한 극히 높은 압력 강하(△P)를 나타낸다.Comparative Example 2 using a small particle size ion exchange resin achieves the same separation performance as Example 2 in terms of purity and recovery of the DP2B fraction but exhibits an extremely high pressure drop (ΔP) which is detrimental to the process.
본 발명은 흡착제의 작업 수명을 연장시킬 수 있고 흡착제의 압축을 방지할수 있어, 분리 성능의 감소를 동반하지 않으면서 압력 강하의 증가를 방지할 수 있다. 그 결과, 펌핑 동력을 포함하여 작업 비용을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 효과는 분리 칼럼의 예정된 압력을 최소화시켜 설비 투자비용을 감소시킬 수 있다.The present invention can extend the working life of the adsorbent and can prevent the compression of the adsorbent, thereby preventing the increase in pressure drop without accompanied by a decrease in the separation performance. As a result, the operating cost can be reduced by including the pumping power. The effect of the present invention is to minimize the predetermined pressure of the separation column to reduce the equipment investment cost.
외국 우선권의 잇점이 본원에 청구되어 있는 각각의 모든 외국 특허원의 전체 내용이 본원에 참고로 거의 그대로 인용된다.The entire contents of each and every foreign patent application for which a benefit of foreign priority is claimed herein is hereby incorporated by reference in its entirety.
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